package cn.initcap.algorithm.sort.nlogn;

import cn.initcap.algorithm.sort.SortTestHelper;
import cn.initcap.algorithm.sort.n2.InsertionSort;
import java.util.Arrays;

/**
 * @author initcap
 * @date Created in 2018/6/21 PM2:11.
 */
public class MergeSortBu {

    private MergeSortBu() {
    }

    /**
     * 将arr[l...mid]和arr[mid+1...r]两部分进行归并
     */
    private static void merge(Comparable[] arr, int l, int mid, int r) {

        Comparable[] aux = Arrays.copyOfRange(arr, l, r + 1);

        // 初始化，i指向左半部分的起始索引位置l；j指向右半部分起始索引位置mid+1
        int i = l, j = mid + 1;
        for (int k = l; k <= r; k++) {

            // 如果左半部分元素已经全部处理完毕
            if (i > mid) {
                arr[k] = aux[j - l];
                j++;
                // 如果右半部分元素已经全部处理完毕
            } else if (j > r) {
                arr[k] = aux[i - l];
                i++;
                // 左半部分所指元素 < 右半部分所指元素
            } else if (aux[i - l].compareTo(aux[j - l]) < 0) {
                arr[k] = aux[i - l];
                i++;
                // 左半部分所指元素 >= 右半部分所指元素
            } else {
                arr[k] = aux[j - l];
                j++;
            }
        }
    }

    public static void sort(Comparable[] arr) {

        int n = arr.length;

        // Merge Sort Bottom Up 无优化版本
//        for (int sz = 1; sz < n; sz *= 2)
//            for (int i = 0; i < n - sz; i += sz+sz)
//                // 对 arr[i...i+sz-1] 和 arr[i+sz...i+2*sz-1] 进行归并
//                merge(arr, i, i+sz-1, Math.min(i+sz+sz-1,n-1));

        // Merge Sort Bottom Up 优化
        // 对于小数组, 使用插入排序优化
        for (int i = 0; i < n; i += 16) {
            InsertionSort.sort(arr, i, Math.min(i + 15, n - 1));
        }
        for (int sz = 16; sz < n; sz += sz) {
            for (int i = 0; i < n - sz; i += sz + sz) {
                // 对于arr[mid] <= arr[mid+1]的情况,不进行merge
                if (arr[i + sz - 1].compareTo(arr[i + sz]) > 0) {
                    merge(arr, i, i + sz - 1, Math.min(i + sz + sz - 1, n - 1));
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        // Merge Sort BU 也是一个O(nlogn)复杂度的算法，虽然只使用两重for循环
        // 所以，Merge Sort BU也可以在1秒之内轻松处理100万数量级的数据
        // 注意：不要轻易根据循环层数来判断算法的复杂度，Merge Sort BU就是一个反例
        // 关于这部分陷阱，推荐看我的《玩转算法面试》课程，第二章：《面试中的复杂度分析》：）
        int N = 1000000;
        Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000);
        SortTestHelper.testSort("cn.initcap.algorithm.sort.nlogn.MergeSortBu", arr);

        return;
    }
}
